Fahrzeugstrukturen
Konzeptentwicklung von Fahrzeugstrukturen
Ausgehend von ersten Packagedaten und den daraus resultierenden Bauräumen entwickelt das ika unter frühzeitigem Einsatz numerischer Optimierungswerkzeuge innovative Karosseriestrukturkonzepte. Die in der frühesten Entwicklungsphase noch vor der Erstellung der ersten CAD-Modelle bestehenden Gestaltungsfreiheiten werden so optimal genutzt. Die enge Zusammenarbeit mit den Engineering-Teams in den Bereichen Fahrwerk und Antrieb stellt dabei sicher, dass alle wesentlichen Randbedingungen von Anfang an Berücksichtigung in einem schlüssigen Gesamtkonzept finden. Kreative Ideen, die in interdisziplinären Brainstorming-Sessions entwickelt werden, bilden eine weitere wichtige Basis, um schließlich im CAD-Modell ein überzeugendes Strukturkonzept zu präsentieren. Dieses lässt sich im Anschluss mithilfe numerischer Auslegungswerkzeuge zu einer Fahrzeugstruktur mit hohem Innovationsgrad weiterentwickeln, die allen Anforderungen gerecht wird.
Numerische Auslegung, Berechnung und Optimierung
Die virtuelle Struckturentwicklung am ika umfasst die Auslegung, die numerische Berechnung und die Optimierung von Komponenten und Modulen bis hin zum Gesamtfahrzeug. Auf Basis der Finite-Elemente-Methode und der Mehrkörpersimulation werden Analysen hinsichtlich Steifigkeit, Festigkeit, Crashsicherheit, Fußgängerschutz und Schwingungsverhalten durchgeführt. Der berechnungsgestützte Entwicklungsprozess erlaubt auf kostengünstige Weise die Konzeptabsicherung bereits in frühen Entwicklungsphasen. Das ika verfügt dazu über zahlreiche kommerzielle CAE-Werkzeuge sowie leistungsfähige Rechencluster.
Versuch und Erprobung
Mithilfe modular aufgebauter und somit vielseitig einsetzbarer Prüfstände bietet das ika von entwicklungsbegleitenden Tests auf Komponentenebene bis hin zu gesetzlich vorgeschriebenen Zertifizierungsprüfungen an Gesamtfahrzeugen ein umfangreiches Testprogramm an.
Dank der engen Verzahnung mit der Berechnung können darüber hinaus Validierungsversuche zur Absicherung von Simulationsergebnissen schnell und flexibel durchgeführt werden. Zur Datenerfassung steht dabei umfangreiche Mess- und High-Speed-Videotechnik zur Verfügung. Zu den wesentlichen Prüfständen im Fahrzeugbereich zählen:
- Crashanlage für Gesamtfahrzeug- und Komponententests inkl. vollvariabler Schlitten
- Falltürme und Pendelprüfstand
- Servohydraulisches Prüfzentrum und Intrusionsprüfstand
- Stoßkolbenprüfstand für Fußgängerschutzuntersuchungen
- Struktursteifigkeits- und Modalprüfstände
- Einrichtungen zur Untersuchung von Beulsteifigkeit, Beulfestigkeit und Hagelschlag
- Messeinrichtungen zur 3D-Koordinatenerfassung und Oberflächenrückführung
Methodenentwicklung in Versuch und Simulation
Um die Einsatzfelder numerischer Berechnungsverfahren zu erweitern und spezielle Kundenanforderungen im Versuch zu erfüllen, befasst sich das ika nicht nur mit der Anwendung, sondern auch mit der Weiterentwicklung entsprechender Verfahren. Dazu gehört etwa die Automatisierung von Berechnungsaufgaben und Auswerteprozeduren oder die Kopplung unterschiedlicher Solver im Rahmen der multidisziplinären Optimierung. In der Versuchstechnik stellt die Entwicklung von Komponententests für Strukturbauteile eine besondere Stärke im Leistungsangebot des ika dar. In der numerischen Simulation werden die Randbedingungen des Versuchsaufbaus dabei so festgelegt, dass das Bauteilverhalten im virtuellen Komponententest dem Verhalten in der Gesamtfahrzeugsimulation gleichkommt. Die Anwendung derartiger Prüfkonfigurationen im Realversuch ermöglicht gerade bei größeren Testserien erhebliche Kosteneinsparungen gegenüber Prüfungen an der Gesamtstruktur.
Design- und Funktions-Benchmarking
Das Design- und Funktions-Benchmarking stellt einen wichtigen Schritt bei der Neuentwicklung von Strukturkomponenten dar. Das ika bietet neben dem reinen Design-Benchmarking für Gesamtfahrzeuge und Karosserie- und Strukturkomponenten, in dem u. a. Bauweisen, Werkstoffe, Massen und Blechdicken nach Bauteildemontage ermittelt werden, die Durchführung von Funktions-Benchmarkings an. Dabei werden in enger Abstimmung mit dem Kunden wichtige Bauteilfunktionen wie Torsionssteifigkeiten, Biegesteifigkeiten, Crashverhalten und Beuleigenschaften in Versuchen ermittelt und ausgewertet. Das ika ist in der Lage, dafür spezielle Prüfstände zu konzipieren und aufzubauen. Eine übersichtliche und klar strukturierte Dokumentation schließt die Benchmarkinganalysen ab. Im Anschluss an das Benchmarking können die Bauteildimensionen mithilfe von Digitalisierungsverfahren in CAE-Daten überführt und der numerischen Berechnung bzw. Optimierung zugänglich gemacht werden.
Aktuelle Projekte
EnSuRe
Entwicklung eines Batteriekasten-Systems in Aluminium/FVK-Hybridbauweise aus ressourcenschonenden Werkstoffen unter Beachtung des „Design-for-Recycling“-Ansatzes
Das Ziel von EnSuRe besteht darin, ein nachhaltiges Batteriegehäuse zu entwerfen, das darüber hinaus ebenfalls den marktüblichen Anforderungen eines Batteriegehäuses gerecht wird. Hierzu zählt zum …
ULAS-E-VAN
UltraLeichte AufbauStruktur eines Elektrischen VANs
Im Rahmen des Forschungsvorhabens „ULAS-E-VAN“ („UltraLeichte AufbauStruktur eines Elektrischen VANs“) entwickeln 9 Partner ein modulares Batterieträgersystem und Leichtbaulösungen für die Karosseriestruktur …
KI-LaSt
KI-Basierte Strategie zur optimalen Auslegung von additiv gefertigten Gitterstrukturen (Lattice Structures) für Crash Anwendungen
Eines der wichtigsten globalen Ziele ist es, die Klimaerwärmung durch die Reduktion des Ausstoßes von Treibhausgasen erheblich zu verlangsamen oder gar zu stoppen. In der Automobilindustrie spielt dabei …
KIZAM
Künstliche Intelligenz im Ziele- und Anforderungsmanagement
Anforderungen bilden im Fahrzeugentwicklungsprozess die Basis für Funktionen, Wirk- und Lösungsprinzipien, bis hin zu Fertigungs- und Prüfkonzepten des späteren Produkts. Die Effizienz in den nachfolgenden …
Konzeptentwicklung für ein Stahlbatteriegehäuse
Entwicklung eines gewichtsoptimierten Strukturkonzepts für ein Stahlbatteriegehäuse unter Anwendung funktionaler Integration und struktureller Optimierungsmethoden (Gewichtsoptimiertes Stahlbatteriegehäuse)
Das Ziel des Projektverbunds besteht in der Konzeption eines Stahlbatteriegehäuses unter besonderer Berücksichtigung der Fügbarkeit und des Korrosionsschutzes. Durch den verstärkten Einsatz des Werkstoffes …
Kontakt
Dr.-Ing. Dinesh Thirunavukkarasu
Forschungsbereichsleiter
Fahrzeugkonzepte und HMI
+49 241 80 25699
E-Mail
Ausstattung und Prüfstände
- Aldenhoven Testing Center (ATC)
- Beulprüfstände
- Crashanlage
- Fallturmprüfstand
- Fußgängerschutzprüfstand
- Infrastruktursensorik
- Karosseriekomponenten-Benchmarking
- Karosseriesteifigkeitsprüfstand
- Optische Messverfahren
- Servohydraulisches Prüfzentrum
- Testschlitten-Flotte
- ika-Teststrecke
Vorträge/Artikel
- The Dawn of a New Era in Road Mobility
Dienstag, 19. September 2023 - Design of Experiments Framework for Performance and Environmental Assessment in Automotive Context
Donnerstag, 31. August 2023 - Potentials of dual-speed transmissions in electric powertrains depending on passenger vehicle segment
Mittwoch, 19. Oktober 2022 - Generic Approach to Optimized Placement of Smart Roadside Infrastructure Sensors Using 3D Digital Maps
Mittwoch, 12. Oktober 2022 - Generic Approach to Optimized Placement of Smart Roadside Infrastructure Sensors Using 3D Digital Maps
Mittwoch, 12. Oktober 2022
Studentische Arbeiten
Aktuell keine Arbeiten ausgeschrieben.